（信号与信息处理专业论文）mpeg2码流拼接算法的研究与实现.pdf

皇至型垫查堂堡主笙壅 摘要 ( 随着数字技术日新月异的发展，广播电视领域正面临着一场新的技术革命。 电视节目编播、制作、存储、传送、接收都在向数字化方向高速发展。数字广播电 视的高质量节目、频谱资源的充分利用、新一代h d t v 和数字音频广播的工程应用， 以及多媒体交互数据广播业务的使用都将成为广播电视发展的必然趋势。广播电视 业由模拟向数字的全面转换已成为必由这路。 在这场数字化的大潮中，仍有许多技术问题需要解决。归e g 一2 码流的拼接就 是一项急待解决的技术难题。在模拟域中，节目拼接仅仅是简单的拷贝、粘贴操作。 m p e g - 2 协议利用数据之间的相关性将原始数据压缩为e s 流，再将e s 流打包为适 合于网络传输的t s 分组。解码操作不仅需要压缩数据，还需要相关的状态信息。 如果通过简单的拷贝、粘贴来完成婚e g 一2 码流的拼接工作就会使拼接点前后数据 的相关i 啦戈状态信息丢失而造成拼接后码流不能f 确解码。因此m p e c 一2 码流的拼 接就需要深入分析码流中的状态信息并利用这些状态信息完成拼接操作。产 本论文针对m p e g - 2 码流拼接可能出现的问题进行了详细的分析并提出了具体 的解决方案。论文共分为三部分，第部分首先讨论了数字节目插入的基本概念、 应用范围，编码压缩标准m p e g - - 2 ，码流拼接标准s 凹e3 02 0 0 1 和s c t e3 52 0 0 1 ， 本沦文的实现平台l i n u x 。第二部分为本论文的核心部分，分析了数字节目插入带 来的p c r 不连续，v b v 缓冲溢出等问题，并针对各种问题提出了相应的解决方案。 第三部分介绍了整个数字节目插入系统在l i n u x 平台上的实现，总结了本论文的研 究成果，并提出需要进一步研究的问题。 关键词：m p e c i 一2p c rp t $ i t s拼接器i 数字节目插入j 皇至型垫丕堂塑主迨塞 a b s t r a c t d 蟛例b r o a d c a s l i n g i sac o m b i n a t i o no f v a r i o u sd i g i t a lt e c h n o l o g i 鼹t h e s e 把( ：h i o g i 岱a 坞u s e dt o d e l i v e r t h es a m e t y p e o f t e l e v i s k m p r o g r a m s a s c u f f h l t l y p r o v i d e d b y a n a l o g u e b m a d e a s t 岖h o w e v e r , l i a e s e t e c h n o i o g i e sa r ea l s os u i t a b l et od e l i v e ra p p l i c a t i o n st oc o b s u m e i st h a tc o u l d n tb eo 脑e db y 删0 9 u e t e c h n o l o g i e s e x a m p l e sa m h o m e s h o p p i n g , 擘峨e l e a r o n i c n e w s p a p e r s a n d o f l a e r i n t e r a c t i v e a p p l i c a t i o m a | t h l 强j g hd i g i “t v i s 廿忙f u t u r eo f t vi ta l s on e e dt o 洲镪c o m eag 嘲吣m b e ro f 也舳b 鲥i s 嘴， s u c ha ss e a m l e s so 啊砸瞄谢0 no fm p e g - 2b 难；廿e 帅孓i nt h eb a s e b a n dd o m a i l l ，l h ee d i to rs d l i c i n go f p m 踟i s a s i m p l e t a s k w ec a n d o t j u s t t h r o u g h c u t m d c o p o p e m f i o o b u t i n c o m p d d o m a i n ，w e c a j q n t d o t l * , s e t a s k i n t h i ss i m p l e w c y , b e c m u s e t h e c o m p r e s s e d d a t a i s r e l e v a n t f l a m e b y f r a m e s o m es t a r i s f l a ga l s ol i s e df o rd e c o d 岵i f w e s p l i c ei ts i m p l yb y c u ta n dc o p y 1 h es t a t u sf l a gm a y b el o s t , s ot h e d e c o d e rc a n n o t d e c o d e a n d d i s p l a y t h e b i l s l m a m c o n 倒y t h i sp a p e rd k & c m sa l lt h ep f o b l = na b o u tm p e g - 2 b i t s t m a m 洲c i 唱i ti sc o 删t u t u e d o f t t e ep a r e ， f i r s tp 矾g i v e ss o m eb a s i ck n o 盹d g oa b o u tm p e g - 2b i l s t r e a a ns p l i c i n g s u c h m p e g - 2 啦岫d a l d ，l i n u xa n d s c i es t a n d a r da b o u td i g i t a l p r o g r a mi n s e r t i o n s e c o n dp a r tc o t l c e m st h ev b v b u f f e rc o n l r o l ，p c r , p t s i d t s a d j t k s a 1 1 c n t i v l e l h o d st od e a lt h e s ep r o b l e m a r ep r e s e n t e dt h j i dp a r td i s c u s st h ei m p l e m e n t a t i o n d p s y s t 自n o n l i n u x l a s t i g i v es o m e i n s s u e f o r f i a l h e r s t u d y k e y w o r d ：m p e g - 2 p c rp t sd t ss p l i c e rd p i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：年月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 日期： 皇王型丝盔堂堡主堡苎 一 第一章绪论 数字电视做为未来广播电视系统的发展方向，一直深受业界和媒体自q 广泛关注， l | , g d z + 世纪七十年代n h k ( 日本广播协会) 发起了高清晰度电视的现代开发活动以 来，世界各国都对数字电视及高i 青晰度电视投入了极大的人力及物力进行研究 1 ”。到 今天为止，整个数字电视产业即将开始起步，但其中仍有许多的关键技术问题急待解 决，这其中就包含项极为重要的技术即数字节目插入技术。 1 1 码流拼接的基本思想 众所周知，在模拟域对视频节目插入或编辑是一项相对简单的工作，只需丢弃不 需要的帧并将新的帧拼接上去即可。从另一个角度来讲，对未经压缩的视频源而言， 拼接仅仅是拷贝和粘贴。我们可以简单地完成拼接任务主要是因为未经压缩的视频数 据剁i 匾序且相互独立的。 对压缩视频数据而言，拼接操作则相对复杂。我们在压缩原始视频数据时利用了 数据之问的时间相关性和空间相关性，这样可以达到较高的压缩比，但压缩视频帧的 解码也就需要与之时间相关和空间相关的数据才能完成，并且帧的传输顺j 芋和显剥顿 序不一致。同时，压缩数据时会在压缩而成的码流中加入一些状态信息位用于码流的 传输和解码。因此压缩视频数据的拼接如果采用简单的拷贝和粘贴操作就会使拼接 点自h 后的数据丢失相关信息，从而不能正确解码。 m p e g - 2 做为数字电视节目的压缩标准，同样也利用了原始数据的时间相关性和 空牺j 相关性进行压缩。虽然m p e g - 2 协议在系统层设立了些状态信息位用于实现码 流的拼接，但各厂家具体实现编码器时都没有考虑拼接操作，也就没有对相应的状态 位进行设置。因此当找们在实现码流拼接的过程中，就必须要对压缩数据的系绷二皮 视频层进行分析，采用一定的算法来保证拼接后码流的质量。 1 2 码流拼接算法的难点 码流拼接将来自不同时间域的两段码流拼接为一段，使拼接后的码流符合 m p e g - 2 协议标准，能够在解码端正确解码、播放。实现良好的码流拼接主要有四方 面的问题需要解决： 电子科技人学颂十论文 拼接点的选取； v b v 缓冲的控制： p c r 、p t s d t s 的调整； p i d 等其它方面的调整； 本沦文将分析这四方面的问题并提出具体的解决方案。 1 3 码流拼接的标准及应用 本地广告插播是数字电视运营商的一个重要收入来源，广告的插播需利用码流拼 接技术。吹现。同时数字电视节目的编辑与切换也需要利用码流拼接技术。美国有线电 视工程州j 1 办会s c t e 制定的s c t e3 5 和s c i e3 0 标准是有关数字节目插入的标准。 s c t e3 5 定义了在m p e g - 2 传送流中携带数字节目插入提示信息( c u em e s s a g e ) 的方法， 它采用带内消息胡制通知拼接和插入机会。s c t e3 0 定义了拼接器( s p h c 哟与广告服务 器( s e r 、e r ) 之间交换拼接信息，完成拼接操作的通信接口。但这两项协议只是定义了 实现数+ j ：节目插入的框架，并没有规定具体实现拼接的算法，这就需要协议实现者自 己丌发有效的拼接算法以实现节目插入。 1 4 本论文内容安排 本论文将深入分析m p e g 2 协议中影响拼接后码流效果的因素，并通过这些因素 得到一个量化的判定标准，提出针对各种情况的拼接算法，最后会介绍s c r e3 0 在 l h a t t x 系统平台上的实现。论文的组织结构如下： 第章是绪论。第二章为数字电视系统概述，将介绍数字电视的历史、现状及数 字电视n j 优越陀，第三章简要介绍m p e g 2 协议，着重介绍我们在实现拼接算法时会 片j 到的：l 足念信息。第四章介绍本数字节目插入系统的实现平台l i n u x 及l i n u x 平台下 的软件jj ：发环境。第五章将简要介绍s c t e3 5 和s c t e3 0 两个标准。第六章是本论文 的核心i j 容，会详细分析影响拼接后码流显示效果的因素并提出具体的解决方案。第 七章介? h 关于整个数字节目插入系统在l i n u x 平台上的实现。第八章为结论，指出本 论艾的 i j l = 究成果及进一步研究的方向。 一 生兰型垫叁堂堡主丝苎 第二章数字电视简介 随着人类进入2 1 世纪，整个社会的信息化进程f i 益加快，人类社会的进步 越来越表现为更加方便快捷地获取及使用信息。数字电视是数字技术，微电子 技术，网络技术，软件技术等高新技术综合应用的重点领域，包含优质的信息 源，大容量的频谱资源和广泛的用户群体，在信息化中占有重要的地位。美、 f j 、欧三大经济区的电子企业和广播公司围绕数字电视的研制和开发展开了一 场激烈的角逐。各国政府也在产业政策和贸易政策上大做文章，以大量的资金 投入和大规模的产业合作等手段，对本国企业进行帮助和扶持。 2 1 数字电视历史及现状 f i 本是数字电视研究与开发起步最早的国家早在1 9 8 5 年它就建立了 l1 2 5 行、每秒6 0 帧的m u s e 制式1 9 8 8 年率先在汉城奥运会进行大屏幕 h d t v 试播。日本的m u s e 制式打破了现有电视机的生产模式，h d t v 广播 与现有电视广播并行存在。1 9 9 5 年，欧洲1 5 0 个组织合作开发数字视频广播 ( d v b ) 项目，并成立了d v b 联盟。d v b 联盟是一个由3 0 多个国家的2 3 0 多个 成员组成的国际机构。该机构的首要目标是在全球范围内发展和推广共同的数 字电视广播标准。d v b 联盟共同制定了数字电视的d v b ( d i g i t a lv i d e o b i o a d c a s t ) 标准。这是一套有关整个电视广播系统的统一标准，其中最引入瞩 目的是d v b 数字卫星和有线电视传输系统的标准。这些标准已作为世界统一 的标准被包括中国在内的大多数国家接受。 与f i 本和欧洲相比，美国对h d t v 的研究起步较晚，但是由于它在发展数 字电视机方面占有优势，特别是1 9 9 3 年成立的数字h 卟，大联盟( a t s c ) ， 使得它现在h d t v 的发展中具有举足轻重的作用。1 9 9 4 年2 月，a t s c 推出 了数字h d t v 大联盟制式，它不但吸取了本国各主要数字h d t v 制式的优点， 矶且从f 1 本和欧洲的研究中得到许多启示，因此标准高，方法灵活。1 9 9 6 年 1 2 月，美国正式批准了国家数字电视标准。1 9 9 7 年4 月，又颁布实施了数 与卅电视地面广播的时间表及电视频道分配方案。 1 9 l 坐王型垫盔堂堕主堡壅 22 我国数字电视产业 我l “的数字电视研究与发达国家保持同步。1 9 9 6 年，国家科委将高清晰 度电视列为国家重大科技产业工程项目，分别组织了高清晰度电视战略研究、 高情晰度电视“八五”攻关、高清晰度电视功能样机研制三方面的研究，并在 全国公丌招标，组成一支由科研院所、大学、工厂等单位构成的2 0 0 多人的队 伍，全力进行研究丌发。1 9 9 8 年9 月，我国广播电视行业的一个焦点新闻是 我国研删成功第一套数字高清晰度电视系统成为继美国、欧洲和日本之后世 界上第旧个拥有数字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。在9 月8 日至 1 2 同的5 天时问里中央电视台利用这套系统试发射了数字电视节目。国庆5 0 周年庆0 上，我国在北京试播了高清晰度数字电视。这次试播所使用的制式为 d v b t 和a t s c 两种，并通过试播实地考察测量它们的性能指标，为最后确 定我国数字电视h d t v 制式提供第一手资料 广i u 总局科技司郭炎生司长介绍了广播电视数字化的三步计划：第一步是 全面启动和推进，到2 0 0 5 年卫星传输全部实现数字化，有线电视网以及省级 以上台堪本实现数字化，现有模拟电视接收采用机顶盒兼容接收数字电视信 号，并陀2 0 0 3 年完成地面数字( 高清晰度) 电视标准的制定，在大城市开播 数字( ，：百清晰度) 电视。第二步是基本实现数字化，到2 0 l o 年，广播影视节 目制作、播出以及卫星、有线传输实现数字化，地面电视基本实现数字化，数 字电视接收机得到普及第三步是2 0 1 5 年全面实现数字化，完成模拟向数字 的过渡逐步停止模拟电视的播出。 我旧是电视消费大国，捐j 有世界上最大的用户群，积极发展数字电视产业 有巨大的政治经济意义： 首先，发展数字电视产业可以极大的拉动内需。按规划，我国将在2 0 1 5 年全面实现数字化，整个电视网络全面数字化将产生一个上万亿的巨 大市场。同时随着数字化的逐步推进，电视网与计算机网进一步融合， 各种新业务，新应用会不断开发出来，这也将产生一个巨大的市场。 其次，数字电视的发展还将带动与数字电视设备密切相关的芯片设计 制造! 世、系统集成业、软件业等产业的快速发展。我国必将有企业能 在这一轮的数字化大潮中抓住机会发展壮大、成长为世界领先的企业。 最后，我国拥有巨大的国内市场，完全可以支撑起一个自己的数字电 4 皇兰型垫叁主堡：! 丝茎一 视标准，实际上我国自己的数字电视地面传输标准今年内会推出，这 对我国国民经济的发展，产业的升级都具有极大的意义。 2 3 数宇电视技术概述 数字电视是将传统的模拟电视信号转换成二进制数代表的数字信号，可以 力便地进行处理、传输和存储。数字电视的传输框图如图2 - 1 所示： a d a o d a d a 视频编码h 多 一丽一曩 吾藏丽叫用 塑塑h 爹 数据一路 塑科菁 信 道 编 码 信 道 解 码 图2 一l 数字电视原理框图 输 出 接 口 输 入 接 口 传 输 信 道 与传统的模拟电视相比，数字电视技术主要有以下一些优点： i书约频带资源：由于采用了先进的图像压缩编码技术，因此每套节目 占用频带少，可以充分利用宝贵的频带资源。 2 常目质量高：数字电视信号传输可以通过采用纠错编码、自适应均衡 及自适应滤波等办法减少甚至消除噪声的影响。因此图像清晰度高、 爵频效果好。 ：j ，可以利用最新的数字电路技术：数字电视有利于与计算机网融合，从 而可以为用户提供更方便快捷的服务。同时整个数字电视系统也有利 于采用超大规模集成电路实现，进一步降低成本，提高系统可靠性。 4 可以实现许多新功能：如很容易实现节目的加减密和加解扰，丌展各 类付费业务，如针对个人提供定制业务等。 目f m 世界上主要的数字电视标准有美国的a t s c 和欧洲的d v b 系列标准，两 利r 标准采用的信源编码算法均为m p e ( ；- 2 。 生型垫叁堂堕堕苎 一一 第三章m p e g - 2 编码标准简介 m l ，e g 2 是一种高质量的视频压缩标准，也是广泛用于广播电视的视频压 缩标孔i ：川i i | | 琼标准化组织i s o 和国际电工委员会i e c 共同制定。整个标准共 有六项：系统、视频、音频、兼容性测试、软件及数字存储媒体的指令和控制。 简化的系统总体框图如图3 一l 所示： _ 一+ 图3 - 1m p e g 一2 系统原理图 m p i 件2 协泌分为压缩层和系统层，压缩层包含视频和音频两部分，本论文 1 只涉硬剑视频部分。视频编码器输入采样后的原始视频数据，通过分块， 吖r ( 离| _ j 文余弦变换) ，量化及运动估值与运动补偿算法，变换为视频基本流( e s 流) ，输出到分组器，分组器将e s 流变成p e s 包，复用器再将各种p e s 包复合 成符合m p e g 一2 系统协议的节目流( p r o g r a msl r e a m ) 或传送流( t r a n s p o r t slr e a r n ) 。存解码端则通过与编码端类似的逆操作，将m p e g - 2 码流还原为原始 数据。i j 面我们将分别介绍与实现码流拼接算法密切相关的m p e g 一2 时序模型， 视频缓冲校验器( v b v ) 及m p e g 一2 系统层和视频层基本的数掘结构。 3 1 m p e g 一2 时序模型 m p i ( ；- 2 巾包含一时序模型，所有的数字化图像和音频采样进入编码器后， 6 电子科技人学硕十沦文 绎一恒定的端到端延迟后在解码器的输出分别显示。采样率，包含视频图象速 率和音频采样率在编码器和解码器中严格相等。时序模型如图3 2 所示 测 系统编系统解 码器和 博 “g 器和 多路解多路 复用器复用器 可变延迟恒定延迟可变延迟 、恒定延迟 图3 2 系统恒定延迟模型 假没在编码端码流第j 幅图像进入缓冲区的时削为f 。( ，) ，解码端第i 幅图 像输出缓冲区的时间为0 ( ) ，则，。( jz ) 一t 。( j ) 为常数，从而保证整个系统端 到端延迟为常数。编码器中有单一共同系统时钟( s t c ) ，此时钟用来产生指 示音频和视频的f 确解码和显示时序的时间标签，指示音频和视频解码时间的 枥、签称为解码时间标签( d t s ) ，指示显示时间的称为显示时间标签i ( p t s ) 。p t s 川) 二解f i j _ 输出音、视频数据的同步，d t s 用于指示解码过程中数据从缓冲区中 移出的时i 刮。编码器中共同系统时钟使得可以产生统一的时间标签。解码器中 州钟的重新生成，时间标签的正确使用，为解码器中操作的正确同步提供便利。 t s 流中指示系统时钟值的称节目参考时钟( p c r l 。p c r 对解码器是一个重 婴参数，除了用于形成系统时钟外，解码器会对相邻p c r 之间的比特进行计数， 确定在l ( i ) 时刻将第i 个字节送入解码器。6 f i p e g - 一2 对p c r 精度有一定要求， 到达的p c r 时间误差不应超过5 0 0 n s 。对p c r 的到达频率也有一定要求，m p e g - 一2 蛰求每秒至少传送l o 次，而d v b 则要求每秒2 5 到3 0 次。实际上码流中相邻 的芦值即代表了两段p c r 之间应有的比特数，p c r 删隔错误，即比特数与 c 差值不等将导致接收端时钟抖动或者漂移，影响解码图像的效果。p c r 定 义如下： p c r b a s e ( c l = ( ( 系统时钟频率t ( i ) ) o i v 3 0 0 2 ” p c re x t ( i l = ( ( 系统时钟频率t ( 0 ) d i w ) 3 0 0 p c r ( n = p c rb , a s e ( i ) 3 0 0 + p c re x t ( i ) p c r 在传送分组的调整字段中以两部分编码：p c r b a s e 和p c r 一8 x t 。 p c r ，枷e 代表以系统参考时钟的1 3 0 0 为单位的3 3 位字段。p c r e x t 代表 以系统参考时钟为单位的9 位字段。 解f 1 日器根据p c r 值恢复s t c 的直接型p l l 图示描述如图3 3 ： 图3 - 3 系统时钟恢复模型 3 2 视频校验器v b v v b v 缓一是在概念上与编码器的输出相连，编码器根据v b v 缓冲的空满 情况调性编码的参数。以保证缓冲区在以恒定速率排空的情况下不会溢出，这 样输出n 勺码流就是恒定速率的。在解码器端，码流首先进入缓冲区，解码器再 根据约i e 的舰则从缓冲区取出数据，进行解码、显示。系统框图如图3 - 4 所示： 腺 像 传输 图3 - 4v b v 缓冲t 作模式 v b v 缓7 i | l 区和视频编码器具有相同的时钟频率，实行同步操作。缓冲区大 小在序刈头和序列扩展中通过v b v _ b u f f e r s i z e 字段定义。缓冲区的溢出分为上 溢和下溢，卜溢是指缓冲区已经满后仍有数据要求进入缓冲区，这种情况会造 皇三型垫盔堂堡主笙茎 成数据的丢失，从而使解码操作不能正常进行。在m p e g 2 协议中，缓冲区的 上溢是绝对不允许的。下溢是指当某幅编码图像的解码时f 日- n 来时，该图像的 数据仍然没有完全进入缓冲区。当序列的l o w _ d e l a y 标识为1 时，代表序列中 没有b 图，不需要帧的重排操作，这时允许下溢发生。当序列的l o w _ d e l a y 为 0 时则不允许下溢发生。这种满足v b v 缓冲限制，不会造成缓冲区溢出的码洲。 就称为是v b v 兼容的。我们要使拼接后的码流能够正常解码首先必须使拼接 后的码流是v b v 兼容的。 v b v 缓冲区的占用情况如图3 5 所示，假设输入码流速率恒定，数据从缓 冲区中取出的操作瞬时完成。 f ( f ) 。 i 曰厂+l竺!生。 一s t a t u c o n f i g , s t a t u r l 竺竺 u 7 7l om a k e f i l o 注：椭圆表示可执行程序；方框表示可选文件； 图4 1a u t o c o n f 及a u t o m a k e 文件关系示意图 图4 一l 展示了a u t o c o n f 及a u t o m a k e 有多种应用方式，适用于各种情况， 矶我们在编写较小的软件系统时并不会使用它们的全部功能。一般我们会用到 的工具有a u t o s c a n ，a c l o c a l ，a u t o c o n f ，a u t o m a k e 。其中最核心的两个工具 为a ll t o c o nf 和a u t o m a k e 。 a u t o c o n f 是个生成自动配置软件源代码包的s h e l l 脚本的工具，由 它生成的脚本c o n f i g u r e 可适应多种u n i x 类系统，并且在运行的时候 与a u t o c o n f 是无关的，就是配置脚本c o n f i g u r e 的用户并不需要拥有 a u t o c o n f 。由a u t o c o n f 生成的配置脚本c o n f i g u r e 在运行的时候不需 电子科技人学硕十论文 要用j 。的手工干预，通常它们甚至不需要通过给出参数以确定系统的 类型。相反，它们对软件包可能需要的各种特征进行独立的测试。对 于每个使用了a u t o c o n f 的软件包，a u t o c o n f 从个列举了浚软件包需 要的，或者可以使用的系统特征列表的模板文件c o n f i g u r e i n 中生成配 置脚本。在s h e l l 代码识别并响应了一个被列出的系统特征之后， a u t o c o n f 允许多个可能使用( 或者需要) 该特征的软件包共享该特征。 a u t o m a k e 是一个从文件m a k e f i l e a n l 中生成m a k e f i l e i n 的工具，每个 m a k e f i l e a m 由一些m a k e 的宏定义组成，它假定项目使用a u t o c o n f 。并 根据c o n f i g u r e i n 中的宏定义把m a k e f i l e a m 转换为m a k e f i l e i n 。 使j 曰jg n u 工具a u t o s c a n 、a c l o c a l 、a u t o c o n f 和a u t o m a k e 等工具生成 可移值的配置脚本c o n f i g u r e 和m a k e f i l e 的步骤如下所示： 1 ) 用a u t o s c a n 创建c o n f i g u r e i n ：a u t o s c a n 搜索指定目录内的源文件，找 到苒种常见的移植问题，并根据源文件的内容决定将某些事先定义好 的g n um 4 宏输出到c o n f i g u r e s c a n 文件中： 2 )手，1 ：修改c o n f i g u r e s c a n 文件，将我们可能还需要的一些宏加到文件 j ：j f ：删除某些不需要的宏，如下一步我们需要利用a u t o m a k e 生成 m a k e f i l e i n ，就需要在c o n f i g u r e s c a n 中添加a mi n i ta u t o m a k e 宏。修改完成后将文件改名为c o n f i g u r e i n ； 3 )执行a c l o c a l ，a c l o c a l 会扫描所有的m 4 文件，找到本机可用的宏定义， 然后再扫描c o n f i g u r e i n 文件，把文件中用到的宏定义加到a c l o c a l m 4 qj 。 4 )a u t o c o n f 根据c o n f i g u r e i n 和本地特定的宏a c l o c a l m 4 及a c s i t e m 4 展 ，j 1 ：宏，生成配置脚本c o n f i g u r e 。如当用户对目标机器有特殊要求时， 即。叮自己创建一些宏定义加入到a c l o c a l m 4 中，使最后的配置脚本 c o n f i g u r e 可以自动生成针对特定目标机器的m a k e f i l e 。 5 )于：编辑m a k e f i l e a m ，将m a k e f i l e a m 用a t t t o m a k e 处理后得到 m a k e f i l e i n 。 6 ) 用户得到c o n f i g u r e 和m a k e f i l e i n ，在目标机器运行c o n f g u r e ，自动 检测机器软硬件配置，并根据m a k e f i l e 的内容生成m a k e f i l e 。最后用 户运行m a k e 程序即可完成软件的安装。 电子科技大学硕士论文 4 2 5c v s c v s 是l i n u x 下最常用的版本控制工具，它可以用来记录程序源代码的变 化过程。我们经常在修改程序时引入错误，但这错误很可能很久以后才被发现， 当利用c v s 工具时，我们就可以很容易地取出原来修改前的源代码，找出是 哪一次修改时引入了错误。当多人同时处理一个程序时，很容易发生覆盖别人 代码的情况，为了解决这个问题，c v s 让每个人都在各自的目录下进行修改， 当工作完成以后，再由c v s 进行合并。c v s 通过记录每一次修改来保存所有 的历史版本，每一个版本它会记录下修改的时间、修改人的姓名、为什么要做 修改( 由版本修改者提供注释) ，这次版本与上一次的不同。 c v s 将对每个项目所做的改变记录在仓库( r e p o s i t o r y ) 目录树中，在使用 c v s 管理代码之前，首先要建立一个仓库： $ c v s - d h o m e & v s r o o ti n i t 在项目开始这前，先将整个项目的文件提交到c v s 服务器上，由c v s 进 行控制： $ e v si m p o r t - m j u s tas a m p l e p r o j e c tv e n d o rs t a r t m 之后表示此次操作的注释信息，p r o j e c t 为项目名称，v e n d o r 为开发商名， s t a r t 为版本标记。c v s 会把当前且录下所有内容放到c v s 服务器上。 当某个用户加入到这个项目中时，首先应将环境变量c v s r o o t 设置为仓 库的路径h o m e c v s r o o t 。然后他可以先需要取出整个项目的内容： $ c v sc h e c k o u tp o j e c t 该命令会在当前新建项目目录，并将整个项目的文件放在其中。该用户然 后可能修改某个文件，并将其提交到服务器上： $ c v sc o m m i t - m r e v i s i o nm e s s a g e ”f i l e n a m e 更新某个文件可以通过如下命令进行： $ c v su p d a t ef i l e n a m e 以上为c v s 用以实现文件版本控制的简单介绍，实际上c v s 是一个相当 强大的系统，广泛用于i n t e m e t 上大系统的开发，如我们后面要介绍的v i d e o l a n 项目即是利用c v s 完成版本控制的。 电子科技火学硕一| 论文 第五章数字节目插入标准 电视节目拼接或切换是电视运营商必需实现的一项功能。在模拟时代，这 项功能相对简单，拼接只要发生在场之间的叵| 扫区就可以保证切换的质量。发 送端通过切换音( c u et o n e ：通常用d t m f 信号来实现) 来提示远端的拼接器 可以拼接的准确时间。而在数字时代，由于视频节目的压缩利用了视频数据的 时问相天性，每帧数据与其上帧或下帧的数据相关，并且帧的大小互不相等。 如果只造简自地选择帧的边界进行拼接就有可能导致拼接点前后的数据不能 正常解鹏。i 司时数字节目也不能利用带外的切换音( 如d t m f 信号) 来通知拼 接点。 要。英现码流的拼接，除了需要有好的拼接算法外，网络上各种设备还需要 符合统一的标准。在模拟时代，各个广播电视设备厂家采用各自的方法通知拼 接机会，各，家的拼接设备之间不能兼容，这就造成了很大的浪费。为了迎接 即将到来的数字电视时代，相关国际组织投入了巨大的人力物力进行标准的制 定工作；电影与电视工程师学会( s m p t e ) 制定了s m p t e3 1 2 m ，规定了在 m p e g 2 传送流中携带拼接点的方法。美国有线电视工程师协会( s c t e ) 也制 定了两个用于实现节目拼接的标准s c t e3 0 和s c t e3 5 ，本论文即按照s c t e 3 0 的要求利用码流携带的符合s c t e3 5 规范的拼接信息实现了节目插入系统。 下面分川简要介绍一下这两个标准。 5 1s c t e3 52 0 0 1 概述 s c t e3 5 是s c t e 制定的关于数字节目拼接信息的标准。它采用带内的消 息机制浆通知拼接和切换的机会。它定义了两种类型的拼接点：i np o i n t 和o u t p o i n t 。i np o i n t 指浚点后面的数据与前面的数据无关，即不需要前面的数据即 可f 确解码；o u tp o i n t 指该点前面的数据与后面的数据无关，即不需要后面的 数据即i l r i f 确解码。 拼接信息是针对每道节目而言的。在每道节目的p m t 表中用一个注册描述 予来指乐该节目是与s c t e3 52 0 0 t 兼容的。这种针对每道节目提供拼接信息 的方式ir r 以比拼接器提前知道节目可用的拼接点，从而更好地完成拼接操作， 这种功能是模拟的拼接方式无法提供的。 注册描述予结构如表5 - 1 所示： s y n t a x b i t sm n e m o n i c r e g i s t r a t i o n _ d e s c r i p t o r d e s c r i p t o r _ t a g 8u i m s b f d e s c r i p t o r _ l e n g t h 8u i m s b f s c t es p l i c e _ f o r m a t _ i d e n t i f i e r 3 2u i m s b f 表5 1 注册描述子语法 其中： d e s c r i p t o r _ t a g 域的值为0 x 0 5 ； d e s c r i p t o r j e n g t h 域的值为0 x 0 4 ； s c t es p l i c ef o r m a ti d e n t i f i e r 域的值为0 x 4 3 5 5 4 5 4 9 ； 同时，在p m t 表中的每一个基本p i d 流的描述中必须有一个 s t r e a m _ i d e n t i f i e r _ d e s c r i p t o r 来指定每一个p i d 流所对应的c o m p o n e n t _ t a g ，语法 结构如表5 2 所示： s y n t a x b i t sm n e m o n i c s t r e a m _ i d e n t i f y i e r _ d e s c r i p t o r d e s c r i p t o r t a g 8u i m s b f d e s c r i p t o r l e n g t h 8u i m s b f c o m p o n e n t _ t a g 8u i m s b f ) 表5 2c o m p o n e n t 描述子语法 其中： d e s c r i p t o r t a g 定义为0 x 5 2 ； d e s c r i p t o r _ l e n g t h 规定为0 x 0 1 ； c o m p o n e n t _ t a g 由用户自定义，也可以按某种约定关系定义。在以后的拼接 信息中就用c o m p o n e n t _ t a g 而不是用p i d 来对应某一e s 流。这是因为在一 道节目中具体的p i d 有可能发生变化，如随着p m t 表的更新，视频流的 p i d 值就有可能变化，如果拼接信息中是用p i d 值来对应某一e s 流，则拼 坐型垫叁堂堡主笙苎 接盹息也需要改变，而拼接信息在流中的分布是不固定的，改拼接信息的 操f 1 ：会非常复杂。而现在采用c o m p o n e n tt a g 来对应e s 流，则当p m t 表 更新时只需要在p m t 表中指定新的p i d 与c o m p o n e n t _ t a g 的对应关系即可。 而吱际在生成拼接信息的时候可以用统一的c o m p o n e n t _ t a g 来指定某一种 类q ! 的e s 流，如视频流用0 x 0 1 ，音频流用0 x 0 2 ，这样在更新p m t 表时只 需j 友约定对应关系进行更新即可。 p m r 中还定义有一个p i d 流是用来传送拼接信息的，其s t r e a m _ t y p e 定义 为0 x 8 6 。浚p d 流中t s 包携带的净负载为s p l i c e i n f o s e c t i o n ，其定义方式类 似于p s i 信息，如表5 3 所示： s y n t a x b i t sm n e m o n i c s p l i c e i n f o s e c t i o n t a b l e i d 8u i m s b f s e c t o i o n _ s y n t a ? ( _ i n d i c a t o r lb l s b f p r i v a t ei n d i c a t o r 1b l s b f r e s e r v e d 2b l s b f s e c t i o n _ l e n g t h 1 2u i m s b f p r o t o c o l _ v e r s i o n 8u i m s b f e n c r y p t e d _ p a c k e t ib l s b f i e n c r y p t i o n _ a l g o r i t h m 6u i m s b f j p t s _ a d j u s t m e n t 3 3u i m s b f ic wi n d i c a t o r8u i m s b f r e s e r v e d 2 4b l s b f s p l i c e _ c o m m a n d _ t y p e 8u i m s b f i f ( s p l i c e _ c o m m a n d _ t y p e 一0 x 0 0 ) s p l i c e _ n u u 0 i f ( s p l i e _ c o m m a n d _ t y p e = = 0 x 0 4 、 s p l i c e _ s c h e d u l e ( ) f i f ( s p l i c ec o m m a n d _ t y p e 2 2 0 x 0 5 ) i s p l i c e _ i n s e r t 0 【d e s c r i p t i o n _ l o o p _ l e n g t h 1 6u i m s b f 皇至登垫查堂堕主堡兰一一 ff o r ( i = 0 ；i 心f ；i + + ) ls p l i c e _ d e s c r i p t o r ( ) if o r ( i = 0 ；i n ；i + + ) j a l i g n m e n t _ s t u f f i n g 8b l s b f i i f ( e n c r y p t e d _ p a c k e t ) lec r c3 2 3 2 r p c h o f lc r c3 2 3 2 r p c h o f f ) 表5 3s p l i c ei n f o 语法结构 其中比较重要的字段有： t a b l ei d 规定为o x f c ； s e c t i o n：置为，代表 一短段结构被使用，即一个_ s y n t a x i n d i c a t o r0m p e g2 完整的s p l i c ei n f os e c t i o n 仅使用一个分段，而不是象p m t 或p a t 那样一 个完整的信息表可能使用多个分段。 s e c t i o n l e n g t h ；表明在s e c t i o n _ l